Analiza numeryczna odkształceń blachy dc04 w procesie kształtowania wytłoczek osiowosymetrycznych

Artykuł zawiera wyniki symulacji numerycznych metodą elementów skończonych procesu formowania wytłoczek cylindrycznych z wykorzystaniem metody jawnej (explicit) całkowania równań ruchu w warunkach kontaktu z tarciem izotropowym i anizotropowym. Przedstawiono wyniki eksperymentalne oraz numeryczne uzyskane w programie Abaqus 6.14-5. Celem badań eksperymentalnych była analiza płynięcia materiału pod wpływem zadawanych obciążeń. Wyniki te wykorzystano do weryfikacji wyników symulacji numerycznych. Stwierdzono, że chociaż anizotropia oporów tarcia decyduje o wysokości występów na krawędzi wytłoczki, wpływ warunków tarcia na ostateczny kształt wytłoczki i rozkład grubości ścianki jest stosunkowo niewielki w porównaniu z wpływem anizotropii materiałowej. Badania wykazały również, że analiza numeryczna uwzględniająca dyskretyzację blachy za pomocą 3-węzłowych trójkątnych elementów typu shell S3R zapewnia najlepsze przybliżenie wyników symulacyjnych do danych eksperymentalnych, gdy uwzględnia się w modelu numerycznym jednocześnie anizotropię materiałową oraz anizotropię oporów tarcia.

Pełny tekst (pdf)

1. Bergman G., Oldenburg M.: A finite element model for thermomechanical analysis of sheet metal forming, Int. J. Num. Meth. Eng., 59 (2004) 1167-1186.
2. Trzepieciński T., Gelgele H.L.: Investigation of anisotropy problems in sheet metal forming using finite element method, Int. J. Mater. Form., 4 (2011) 357-359.
3. Mataix V., Rossi R., Oñate E., Flores F.G.: Advanced solid elements for sheet metal forming simulation, J. Phys.: Conf. Ser., 734 (2016) 032128.
4. Chung W., Kim B., Lee S., Ryu H., Joun M.: Finite element simulation of plate or sheet metal forming processes using tetrahedral MINI-elements, J. Mech. Sci. Tech., 28 (2014) 237-243.
5. Wang P., Chalal H., Abed-Meraim F.: Explicit dynamic analysis of sheet metal forming processes using linear prismatic and hexahedral solid-shell elements. Eng. Computation, 34 (2017) 1413-1445.
6. Feresthteh-Saniee F., Montazeran M.H.: A comparative estimation of the forming load in the deep drawing process, J. Mater. Process. Tech., 140 (2003) 555-561.
7. Romanowski W.P.: Tłoczenie na zimno. Poradnik, WNT, Warszawa 1962.
8. Banabic D.: Sheet metal forming processes. Constitutive modelling and numerical simulation, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2010.
9. Bambach M., Hirt G.: Error analysis in explicit finite element analysis of incremental sheet forming, AIP Conf. Proc., 908 (2007) 859-864.
10. Chen L.: Comparisons of explicit and implicit finite element methods for sheet Metal forming, Adv. Mater. Res., 936 (2014) 1836-1839.
11. PN-EN ISO 6892-1: 2010. Metale – Próba rozciągania – Część 1: Metoda badania w temperaturze pokojowej.
12. Li P., He J., Liu Q., Yang M., Wang Q., Yuan Q., Li Y.: Evaluation of forming forces in ultrasonic incremental sheet metal forming, Aerosp. Sci. and Technol., 63 (2017) 132-139.
13. Mises R.: Mechanik der festen Körper im plastisch-deformablen Zustand, nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse, 1913 (1913) 582-592.
14. Hill R.: A theory of the yielding and plastic flow of anisotropic metals, Proc. Royal Soc., A193 (1948) 281-297.
15. Larsson M.: Computational characterization of drawbeads: A basic modelling method for data generation, J. Mater. Process. Tech., 209 (2009) 376-386.
16. Trzepieciński T.: 3D elasto-plastic FEM analysis of the sheet drawing of anisotropic steel sheet, Arch. Civ. Mech. Eng., 10 (2010) 95-106.